Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»

Курсовая работа по дисциплине: «Электропитание и электроснабжение систем железнодорожной автоматики и телемеханики»

Тема: «Проектирование электропитающей установки постов электрической централизации крупных станций»

Специальность 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

Специализация Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте

Обучающийся Курс VI

Группа АТ-726з Новиков А.М.

Руководитель Казакевич Е. В.

Санкт-Петербург 2022



Оглавление

1. Разработка технических данных ЭПУ

1.1 Объект электропитания и основные требования к ЭПУ

1.2 Исходные данные для проектирования ЭПУ

1.3 Характеристика электроснабжения

1.4 Системы электропитания и характеристика питаемых устройств

1.5 Требования к качеству электрической энергии

1.6 Аккумуляторная батарея

2. Разработка структурной схемы ЭПУ

3. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

3.1 Лампы табло, пульта и питающих панелей

3.2 Устройства гарантированного питания

3.3 Стрелки двойного управления

3.4 Контрольные цепи стрелок

3.5 Дешифраторные ячейки

3.6 Внепостовые цепи

3.7 Электропневматические клапаны (ЭПК)

3.8 Лампы пульта ограждения составов

3.9 Трансмиттерные реле и трансмиттеры

3.10 Маршрутные указатели

3.11 Светофоры

4. Расчет преобразователя ППВ-1

5. Расчет аккумуляторной батареи

6. Расчет выпрямительно-преобразовательной панели ПВП-ЭЦК

7. Расчет стрелочной панели ПСП-ЭЦК

8. Расчет преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и нагрузки на внешние источники тока

10. Резервная электростанция

11. Сметно-финансовый расчет электропитающей установки

Заключение

Библиографический список

Приложение



1. Разработка технических данных ЭПУ

1.1 Объект электропитания и основные требования к ЭПУ

Современная система ЭЦ характеризуется централизованным питанием всех объектов: светофоров, стрелочных электроприводов, РЦ (рельсовых цепей) и сооружаемых в комплексе с ЭЦ устройств станционной оперативно-технологической связи, поездной радиосвязи, устройств пневматической системы очистки стрелок от снега и др.

Аппаратура ЭЦ устанавливается в отдельных зданиях, выполняемых по типовым проектам, которые называются постами ЭЦ.

Для нормального функционирования объектов ЭЦ, аппаратуры связи и других устройств, расположенных на постах ЭЦ, требуется электрическая энергия, которая обеспечивается электроустановками (ЭУ).

Основными элементами ЭУ являются:

Устройства электроснабжения (электростанции, линии электропередачи, трансформаторные подстанции)

Собственные электрические станции (осуществляют резервное электроснабжение)

Сети электросилового оборудования и освещения (обеспечивают энергией системы вентиляции, отопления, оборудования мастерских и рабочее освещение производственных помещений)

Электропитающие установки (ЭПУ) являются основной частью ЭПУ предприятия, они предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойности подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи. ЭПУ включают в себя следующие элементы: выпрямительные и преобразовательные устройства, аккумуляторные батареи, устройства стабилизации напряжения и тока, распределительно-коммутационные устройства, распределительные сети, устройства защиты сигнализации.

ЭПУ должны удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать надежное, бесперебойное (беспрерывное) электропитание аппаратуры напряжением необходимой стабильности, с допустимой величиной пульсации; быть экономичными при строительстве и эксплуатации; обладать достаточно высокими значениями КПД и коэффициента мощности; быть максимально автоматизированными; допускать возможность развития поста ЭЦ без замены основного силового оборудования.

1.2 Исходные данные для проектирования ЭПУ

Табл. 1 - Исходные данные для проектирования ЭПУ

Номер варианта	Исходные данные	Вид источника
3	Род тяги поездов:	Электрическая переменного тока
1	Внешнее электроснабжение (основное, резервное):	Подстанция районных энергосистем, воздушная линия электроснабжения (ВЛ)
		Напряжение, В:
	Основное:	220
	Резервное:	220
2	Характеристика станции:	Значение:
	Число централизованных стрелок	40
	Устройства гарантированного питания	Мощность S, В•А / cosц
		250/ 0,76
	Число стрелок двойного управления	4
	Число подходов к станции	3
	Маршрутные указатели направления	неудаленные
	Маршрутные указатели пути отправления	присутствуют
	Подверженность снежным заносам	+
	Климатическая зона	теплая



1.3 Характеристика электроснабжения

Все устройства автоматики и связи и другие потребители электрической энергии, размещаемые на постах ЭЦ, по надежности функционирования и требованиям к электроснабжению подразделяются на три категории.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству и т.д.

Ряд устройств автоматики и связи, предъявляющих еще более высокие требования к надежности электроснабжения, выделены в особую группу первой категории.

К электроприемникам II категории относятся устройства компрессорных станций для очистки стрелок от снега, громкоговорящая парковая связь и др.

К электроприемникам III категории относятся сети общего освещения и устройства вентиляции служебно-технологических помещений, электрооборудование мастерских, гаражей и др.

1.4 Системы электропитания и характеристика питаемых устройств

По способу построения аппаратуры системы электропитания принято подразделять:

автономную (режим “заряд-разряд”)

буферную

безаккумуляторную

комбинированную

Буферные системы делятся на режимы:

среднего тока

импульсного подзаряда

непрерывного подзаряда

В случае электроснабжения от двух внешних независимых надежных источников электрической энергии (э/э) применяется безбатарейная система питания. В случае питания от одного источника или двух надежных источников э/э применяется батарейная система электропитания.

Все устройства автоматики на посту ЭЦ по типу питания можно разбить на четыре группы.

I группа - устройства для работы которых требуется источник постоянного тока с напряжением 24 В (релейные схемы, осуществляющие зависимости по установки маршрутов; часть ламп панелей питания, табло и пульта)

II группа - устройства, для работы которых требуется источник постоянного тока с напряжением 220 В (электродвигатели постоянного тока для стрелочных приводов)

III группа - устройства, для которых требуются источники переменного тока с частотой 50 Гц с различными напряжениями (лампы табло(24 В), лампы светофоров (220 В), контрольные цепи стрелок (220 В), РЦ 50 Гц при автономной тяге (220 В)).

IV группа - устройства, для питания которых требуются источники переменного тока с частотой отличной от 50 Гц. РЦ (рельсовые цепи) с частотой 25 Гц (220 В).

1.5 Требования к качеству электрической энергии

Для устройств СЦБ стабильность напряжения переменного тока должна быть не хуже k = (-10 +5)% (k - точность стабилизации), допустимое изменение частоты - не более 2%, величина коэффициента нелинейных искажений не выше 10%. Относительное изменение напряжения постоянного тока должно быть не более k = 10%. Величина пульсации не нормируется, но должна быть, возможно, меньше.

Мы используем два вида напряжения.

220В - допустимое колебание напряжения 220 10% = 198 - 242 В - переменный ток.

24В - допустимое колебание напряжения 24 10% = 21.6 - 26.4 В - постоянный ток.

1.6 Аккумуляторная батарея

В ЭПУ постов ЭЦ выполняет следующие функции:

Является источником резервного питания наиболее ответственных устройств поста ЭЦ, при отключении источников переменного тока.

Обеспечивает безобрывность цепей питания при переключении фидеров питания и запуска ДГА.

Обеспечивает дополнительное сглаживание пульсации напряжения на выходе выпрямителей.

Для аварийного питания стационарной аппаратуры автоматики и связи на постах ЭЦ наиболее часто используют кислотно-свинцовые аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы для питания стационарной аппаратуры используют редко, ввиду сильного изменения напряжения при разряде.

Время работы контрольной аккумуляторной батареи при безбатарейной системе питания устанавливается равным 12 часам.

Два часа отводятся на основной режим, когда питание получают наиболее важные устройства автоматики на станции и десять часов - на дополнительный, когда часть этих устройств выключается



Табл. 2 - Характеристика объектов электропитания и основные требования к ЭПУ

Объект электроснабжения	Категория объекта электроснабжения	Количество источников	Дополнительные источники электроснабжения
		Необходимо	Задано
Устройства ЭЦ крупных станций	I(особая)	3	2	ДГА
Сети гарантированного освещения	I	2	2	ДГА
Вентиляция и отопление аккумуляторных помещений	I	2	2	ДГА
Устройства связи	II	2	2	ДГА
Негарантированное освещение	III	1	2	Отсутвуют
Силовое оборудование	III	1	2



2. Разработка структурной схемы ЭПУ

Целью расчетов при проектировании ЭПУ постов ЭЦ является выбор типов и величин нагрузок, необходимых для работы станции с заданными исходными данными, распределение этих нагрузок между элементами электропитающей аппаратуры (панели питания, выпрямители, преобразователи, трансформаторы и др.) и определение необходимого количества этих устройств.

Для электропитания устройств автоматики средних и крупных станций с числом стрелок более 30 разработаны панели: вводная ПВ-ЭЦК, распределительная ПР-ЭЦК, выпрямительно-преобразовательная ПВП-ЭЦК, преобразовательная ПП25-ЭЦК и несколько вариантов стрелочных панелей.

Структурная схема ЭПУ для питания оборудования электрической централизации на крупных станциях при электротяге постоянного тока на участках и безбатарейной системе питания приведена на рисунке 1.

ШВП-73 (щит выключения питания) - предназначен для быстрого и надежного отключения всех видов электропитания при пожарах. На щите установлены четыре автоматических выключателя типа А-3114/7 и разрядники типа РВН-0,5 для защиты от перенапряжений.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для:

· Подключения двух независимых внешних источников переменного тока (фидер 1 и 2) напряжением 220/220В, подстанция районных энергосистем и резервной воздушной линии электроснабжения (ВЛ).

· Контроля над состоянием этих источников.

· Начального распределения переменного тока по основным видам нагрузок (устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке).

Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для:

· Распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам (светофорам, маршрутным указателям, лампам табло).

· Изоляции цепей питания от заземленной сети переменного тока.

· Непрерывного контроля над сопротивлением изоляции цепей питания и сигнализации о понижении изоляции при повреждении кабеля.

· Переключения светофоров, маршрутных указателей и ламп табло на различные режимы питания.

· Формирования импульсного питания различных нагрузок.

Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК предназначена для:

· Питания реле на стативах поста ЭЦ и других устройств постоянным током напряжением 24В.

· Содержания буферной аккумуляторной батареи в различных режимах.

· Получения переменного тока напряжением 220, 180 и 110В для работы устройств гарантированного питания за счет энергии аккумуляторной батареи.

· Питания внепостовых схем постоянным током.

· Питания электропневматических клапанов (ЭПК) для обдува и очистки стрелочных электроприводов.

Стрелочные панели ПСП-ЭЦК и ПСТ-ЭЦК предназначены для питания электродвигателей постоянного (ПСП-ЭЦК) и трехфазного (ПСТ-ЭЦК) тока.

Панели ПСПН-ЭЦК1 (ПСТН-ЭЦК1) не имеют устройств обогрева стрелочных электроприводов и применяются в районах с сухим теплым климатом.

Панели ПСПН-ЭЦК2 (ПСТН-ЭЦК2) и ПСПН-ЭЦК3 (ПСТН-ЭЦК3) имеют соответственно один и два трехфазных трансформатора для изоляции от земли цепей питания электрообогрева стрелочных приводов и применяются в районах среднего и сурового климата.

Панели ПСПР-ЭЦК (ПСТР-ЭЦК) выполнены с учетом возможности резервирования питания рабочих стрелок от аккумуляторной батареи через конвертор. Панели применяются при батарейной, а в отдельных случаях, при безбатарейной системе питания.

Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания переменным током частотой 25 ГЦ фазочувствительных рельсовых цепей с реле типа ДСШ.

Структурная схема ЭПУ представлена в Приложении рис. 1, функциональная схема ЭПУ представлена в приложении на рис. 2.



3. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

Целью расчетов при проектировании ЭПУ постов ЭЦ является выбор типов и величин нагрузок, необходимых для работы станции с заданными исходными данными, распределение этих нагрузок между элементами электропитающей аппаратуры (панели питания, выпрямители, преобразователи, трансформаторы и др.) и определение необходимого количества этих устройств.

Структурная схема панели ПР-ЭЦК - см. Приложение рис. 3, таблица расчёта нагрузок панели ПР-ЭЦК - см. Приложение табл. 1

3.1 Лампы табло, пульта и питающих панелей

Пульт и табло служат для управления ДСП устройствами ЭЦ станции. Табло обеспечивает контроль изолированных участков, а также контроль за положением стрелок и показаниями сигналов.

Для индикации используются коммутаторные лампы мощностью P= 2,5 Вт на номинальное напряжение 24В.

1) Мощность ламп табло непрерывного питания (80%) определяется по формуле:

P_лн=P_лсн•n_с=7•40=280 (Вт), где:

P_лнс=2,5•3,5•0,8=7(Вт) - мощность ламп табло непрерывного питания в расчете на одну стрелку.

n_с- число централизованных стрелок на станции.

2) Мощность ламп табло с импульсным питанием 40 имп / мин (около 15%) определяется:

P_л40=P_л40с•n_с=1,31•40=52,4 (Вт), где:

P_л40с=2,5•3,5•0,15=1,31 (Вт) - мощность ламп табло в импульсным питанием 40 имп/ мин

3) Мощность ламп табло с импульсным питанием 60 имп /мин (около 5%):

P_л60=P_л60с•n_с=0,43•40= 17,2(Вт), где:

P_л60с=2,5•3,5•0,05=0,43 (Вт) - мощность ламп табло с импульсным питанием 60 имп/ мин в расчете на одну стрелку.

Наибольшая нагрузка от ламп табло будет, когда ДСП проверяет положение стрелок. В этом случае он дополнительно включает подсветку стрелочных участков на табло.

4) Мощность ламп подсветки стрелочных участков:

P_лп=P_лпс•n_с=5,25•40=210(Вт), где:

P_лпс=(14/2,5-3,5)•2,5=5,25 (Вт) - мощность ламп табло отнесенная на одну стрелку.

P_л =P_лн + P_л40 +P_л60 + P_лп P_{л мах}559,6 Вт 1500 Вт

3.2 Устройства гарантированного питания

В качестве таких нагрузок могут быть приняты различные устройства, для которых необходимо обеспечить надежное питание переменным током. В данном случае устройства гарантированного питания на станции используются. Их мощность составляет:

S=250 (В•А), при cosц=0,76

Т.к. cosц=P/S, а значит:

P=250•0,76=190 (Вт).

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что:

Резервное питание нагрузка получает от преобразователя ППВ-1 по цепи ПХГКС.

3.3 Стрелки двойного управления

Часть стрелок станции может быть передана на местное управление. Полная мощность устройств передачи стрелок на местное управление определяется:

S_мс=S_мсс•n_мс=10•4=40 (В•А),

S_мсс - мощность устройств передачи на местное управление одной стрелки (составляет 10ВА, при cosц=0,8),

n_мс - число стрелок передаваемых на местное управление.

Т.к. cosц=P/S, а значит:

P_мс=P_мсс•n_мс=9•4=36 (Вт)

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что:

Резервное питание нагрузка получает от преобразователя ППВ-1 по цепи ПХГКС.

3.4 Контрольные цепи стрелок

Полная мощность цепей контроля стрелок S_кс определяется из соотношения:

S_кс=S_ксс•n_c=9,35•40=374 (В•А),

- мощность цепей контроля в расчете на одну стрелку (составляет P_ксс=7,7 (Вт), Q_ксс=5,5 (В•А)р

P_кс=7,7•40=308 (Вт)

Q_кс=5,3•40=212 (В•А)р

Нагрузка получает питание от обмотки «b» ТС1 по цепи ПХКС.

3.5 Дешифраторные ячейки

Полная мощность дешифрирующих устройств на станции S_да зависит от числа подходов к станции и определяется по формуле:

S_д=S_дп•n_п=23,62•3=70,86 (В•А),

=23,62 (В•А) - мощность дешифрирующих устройств в расчете на один подход (составляет P_дп=16,6 (Вт), Q_дп=16,8 (В•А)р,

n_п - число подходов к станции.

P_д=16,6•3=49,8 (Вт)

Q_д=16,8•3=50,4 (В•А)р

Нагрузки получают питание от обмотки «a» ТС2 через трансформатор Т7 (СОБС-2А), понижающий напряжение до 12В или 16В, по цепям ПХ12 и ПХ16.

3.6 Внепостовые цепи

В качестве нагрузок этого вида к панелям могут быть подключены устройства контроля перегонов, прилегающих к станции, устройства смены направлений и др. Мощность этих нагрузок в среднем в расчете на пост ЭЦ, при числе стрелок до 130 равна:

P_вц=80 (Вт), Q_вц=26,3 (В•Ар).

Найдём полную мощность:

Нагрузки получают питание от обмотки «a» ТС2 по цепи ПХ220, далее на панель ПВП-ЭЦК через Т1 и выпрямитель В.

3.7 Электропневматические клапаны (ЭПК)

ЭПК используются для пневматической очистки стрелок от снега, на станциях, подверженных снежным заносам (см. исходные данные разд.1). Мощность нагрузки при обдуве одновременно двух стрелок в разных районах станции определяется по усредненным данным в целом на пост ЭЦ и может быть принята равной:

P_эпк=26 (Вт); Q_эпк=94 (В•Ар).

Найдём полную мощность:

Нагрузка получает питание от обмотки «a» ТС2 по цепи ПХ220, далее на панель ПВП-ЭЦК через Т2 , выпрямитель В, постоянный ток напряжением 220В поступает к нагрузкам по цепи ПБ ЭПК.

3.8 Лампы пульта ограждения составов

Мощность ламп пультов ограждения составов на путях их осмотра и ремонта, определяется усредненными данными в целом на пост ЭЦ и равна:

P_по=90 (Вт), Q_по=20 (В•А)р

Найдем полную мощность: S_по= P_по• Q_по=92.2 (В•А)

Нагрузка получает питание от обмотки “а” ТС2 через трансформатор Т8, понижающий напряжение до 24-36В по цепям: непрерывное-через цепь ОПХ, импульсное - через БСК4 по цепи ОПХМ.

3.9 Трансмиттерные реле и трансмиттеры

Мощность нагрузки, создаваемой трансмиттерными реле и кодовыми трансмиттерами, определяется по усредненным данным в целом на пост ЭЦ и равна: S_тр=110 (В•А), при сosц=0,8.

Найдем активную и реактивную мощность:

Р_тр=сosц?S_тр=0,8•110=88 (Вт);

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что Q_тр=66 (В•А)р.

Нагрузка получает питание от обмотки «b» ТС2 через трансформатор Т6, понижающий напряжение до 110В, по цепи ПХТР.

3.10 Маршрутные указатели

Лампы маршрутных указателей рассчитаны на ток напряжением 220В. Поэтому для них трансформаторы не устанавливают и коэффициент мощности примерно равен единице. Мощность маршрутных указателей P_м определяется по усредненным данным, в целом на пост ЭЦ, и составляет на станциях с числом стрелок до 140 (40 стрелок) - 700Вт. Для питания маршрутных указателей используют фазные обмотки «b» ТС1 и ТС2. При этом для питания маршрутных указателей направления используют цепи ПХУ1, ПХУ2 и ПХУ3, из них ПХУ2 напряжением 232В - для удалённых объектов. В режиме ДСН (двойное снижение напряжения) маршрутные указатели пути отправления получают питание напряжением 50В от трансформатора Т3.

3.11 Светофоры

Лампы станционных светофоров являются одной из основных нагрузок панелей питания. Их питание осуществляется током напряжением 12В через индивидуальные понижающие трансформаторы, установленные около светофоров.

Установлено, что средняя мощность, необходимая для питания светофоров в расчёте на одну централизованную стрелку, равна 28,6 (В•А) при сosц = 0,95)

1) Часть светофоров (около 10%) работает с импульсным питанием мигающих огней.

Мощность светофоров с импульсным питанием мигающих огней определяется по формуле:

S_си=S_сис•n_с=2,86•40= 114,4 (В•А),

S_сис - мощность светофоров с импульсным питанием в расчете на одну стрелку

(S_снс=28,6•0,1=2,86 (Вт) при сosц=0,95).

P_си=114,4•0,95=108,68 (Вт),

2) Большая часть светофоров (около 90%) получает непрерывное питание.

Мощность светофоров непрерывного питания определяется по формуле:

S_снс - мощность светофоров с непрерывным питания в расчете на одну стрелку

(S_снс=28,6•0,9=25,74 (Вт) при сosц=0,95).

S_сн=S_снс•n_с=25,74•22= 566,3 (В•А) - ПСХ1

S_сн=25,74•6=154,45 (В•А) - ПСХ2, ПСХ3, ПСХ4

P_сн=566,3•0,9=509,7 (Вт) - ПСХ1

P_сн=154,45•0,9=138,6 (Вт) - ПСХ2, ПСХ3, ПСХ4

- ПСХ1

- ПСХ2, ПСХ3, ПСХ4

Для обеспечения более равномерной загрузки обмоток трансформаторов ТС1 и ТС2 мощность светофоров непрерывного питания можно распределить между обмотками: «c» ТС1(цепь ПХС1 - 22 объекта); «a», «b», «с» ТС2 (цепи ПХС2 - 6 объектов, ПХС3 - 6 объектов и ПХС4 - 6 объектов). Цепь гарантированного питания (ПХР) в настоящее время не используется для питания входных светофоров, в связи с переводом их красных и пригласительных огней на местное резервирование. Эта цепь может быть использована для питания других нагрузок.

Таблица 3

Наименование нагрузки	Цепь	Максимальная мощность	Режим работы	Напряжение, В	Измеритель	Мощность на измерителе	Количество единиц изм.	Мощность нагрузок на ТС1	Мощность нагрузок на ТС2
						P, Вт	Q, вар	S, ВА		“a”	“b”	“c”	“a”	“b”	“c”
										P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА
1. Лампы табло непрерывного питания	С	360	Регул. РНТ	24-16	Стрелка	7	-	7	40	280	-	280
имп. питания 40 имп/мин	РСХМ	220	То же	22-12	То же	1,31	-	1,31	40	52,4	-	52,4
имп. питания 60 имп/мин	СМ	62	То же	22-12	То же	0,43	-	0,43	40	17,2	-	17,2
Подсветкака стр-ных уч-ов	1НКСХ	360	То же	24-16	То же	5,25	-	5,25	40	210	-	210
2. Устройства гарантир. пит.	ПХР1	*и**	-	220	Пост	190	162,5	250	1				190	162,5	250
3. Стрелки двойного упр.	ПХМУ	110	-	110	Стрелка	9	4,36	10	4				36	17,44	40
4.Контрольные цепи стрелок	ПХКС	**	-	220	Стрелка	7,7	5,5	9,35	40				308	212	374
5. Дешифрат. ячейки	ПХ12	33,6	-	12	Подход	16,6	16,8	23,6	1										16,6	16,8	23,6
	ПХ16	44,8	-	16	Подход	16,6	16,8	23,6	3										49,8	50,4	70,86
6. Внепостов. цепи	ПХ220	500	-	220	Пост	80	26,3	84,2	1										80	26,3	84,2
7. Лампы пульта огражд. составов	ОПХ ОПХМ	100	Уст по проек.	24-36	Пост	90	20	92,2	1										90	20	92,2
8. Электро- пневматические клапаны	ПХ220	500	-	220	Стрелка	26	94	97.5	1										26	94	97.5
9. Трансмит. реле и трансмиттеры	ПХТР	110	-	110	Пост	88	66	110	1													88	66	110
10. Маршрут. Указатели пути неудаленные	ПХУС1	1500	Норм. ДСН	220	Пост	700	-	700	1				200	-	200							500	-	500
11. Светофоры импульсного питания	ПХСМ	660	День Ночь ДСН	220 180 110	Стрелка	2,7	0,9	2,86	40							108,68	35,72	114,4
непрерывного питания	ПХС1	1500	То же	То же	Стрелка	24,4	8,1	25,7	40							509,7	246,8	566,3
То же	ПХС2								40																138,6	67,2	154,45
Итого на фазные обмотки ТС1 и ТС2	559,6	0	559,6	734	391,93	664	619	282,5	681	262,4	207.5	368.36	588	66	610	138.6	67.2	154.45
Итого общая мощность нагрузок на ТС1 и ТС2	1912	674	1885		989	341	1133
Мощность потерь в ТС1 и ТС2	130	80	120		60	50	70
Нагрузки на панель ПВ-ЭЦК от ПР-ЭЦК	2711	895	2828

4. Расчет преобразователя ППВ-1

Целью расчета ППВ-1 является: определение номинальной мощности, на которую должен быть настроен преобразователь, и тока потребляемого аккумуляторной батареей в аварийном режиме.

В данном курсовом проекте будет использован один преобразователь ППВ-1, который будет настроен на номинальную мощность: Р_nom=0,6кВт,при cosц_м=0,9.

Из-за превышения номинальной мощности преобразователя ограничивают мощность питания цепи ПХГКС с 43 до10 Вт. В данной курсовой работе будут использован один выпрямитель, ППВ-1, который настроен на номинальную мощность равную P=0,6 кВт.

Коэффициент нагрузки равен:

Частные значения КПД: з_н, з_ц=0,79

КПД преобразователя:

Величина тока, потребляемая преобразователем от аккумуляторной батареи определяется из соотношения: - ток потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи.

Так как номинальная мощность P_nom больше требуемой максимальной мощности P_м, то загрузка преобразователя ППВ-1 находится в пределах нормы.

Табл. 4 - Расчет преобразователя ППВ-1.

Наименование нагрузки	Цепь напряжение, В	Измеритель	Мощность на измеритель	Количество единиц измерения	Мощность максимальная	Коэфициент включения k	Мощность средняя
	От ПВ-ЭЦК	К нагрузке		Р,	Q,	S,		Рм,	Qм,	Sм,		Рн,	Qн,	Sн,
				Вт	(В•А)р	В•А		Вт	(В•А)р	В•А		Вт	(В•А)р	В•А
Светофоры импульсн. питания	ПХГС	ПХСМ	Стрелка	2,72	0,89	2,86	40	108,68	35,72	114,4	0,66	71,73	23,58	75,5
Внепост. цепи	ПП	ПХ220	Пост	80	26,3	84,21	1	80,00	26,30	84,21	1	80,00	26,30	84,21
Дешифрат. ячейки	ПХГКС	ПХ12	Подходы	16,6	16,8	23,62	1	16,60	16,80	23,62	1	16,60	16,80	23,62
		ПХ16		16,6	16,8	23,62	1	16,60	16,80	23,62	1	16,60	16,80	23,62
Лампы табло имп. пит 60 имп/мин	ПХГКС	СМ	Стрелка	0,43	0	0,43	40	17,2	0,00	17,2	0,5	8,6	0,00	8,6
Устр. гаран питания	ПХГКС	ПХР1	Пост	190	162,5	250	1	190	162,5	250	1	190	162,5	250
Итого:	429,08	258,12	513,05		383,53	245,98	465,55

5. Расчет аккумуляторной батареи

Расчет аккумуляторной батареи заключается в определении ее нагрузок, расчете емкости, выбора типа, а также количества аккумуляторов.

Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования:

I_РО=I_рn_с+ I_пп+ I_лт+ I_п=0,262•40 + 0,61 + 10,21 + 21 =42,3 A

I_р - ток на стативах поста ЭЦ в среднем на стрелку составляет 0,262 А

n_с - число централизованных стрелок (n_с = 40)

I_пп - ток питания панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61 А.

I_лт - ток питания ламп табло в аварийном режиме определяется на основании мощности нагрузки цепи С, панель ПР-ЭЦК и номинального напряжения аккумуляторной батареи( в данном случае

I_п -ток потребляемый преобразователем ППВ-1 в аварийном режиме (в данном случае 21 A)

Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования рассчитывается:

I_Рд=I_РО- I_рn_с=42,3-0,262•40=31,82 A

Для выбора типа аккумуляторов должна быть определена расчетная номинальная емкость с учетом реальных условий эксплуатации. Для этого пользуются следующим основным соотношением:

,

где I_р -ток разряда

t_р - время разряда

k_сm - коэффициент снижения емкости аккумуляторов от старения для устройств СЦБ принято k=0,85

P - коэффициент интенсивности разряда (коэффициент снижения емкости при увеличении интенсивности разряда, коэффициент отбора емкости).

- температурный коэффициент емкости (для аккумуляторов типа С =0,008)

t - температура электролита во время разряда аккумуляторов (принята равной минимальной температуре аккумуляторного помещения, для зданий с центральным отоплением t= +15C, с печным t= +10C)

T -температура, для которой задается номинальная емкость аккумулятора (для всех типов стационарных кислотных аккумуляторов принимается равной +20С)

На основании полученной номинальной расчетной емкости выбирается аккумулятор с ближайшей большей номинальной емкостью. В данном случае 24В 8 SPzV 480.

Таблица 5

Тип батареи	C10, Ач	C3, Ач	ДхГхВ	Число рядов	Эл. в ряду	Стоимость
Uкр	21,6 В	21,0 В	мм	штук	штук	тыс.руб.
24В 8 SPzV 480	480	392	712 х 398х893	3	4	44

Возможное время разряда t_рв выбранных аккумуляторов определяется по графику на основании вспомогательной величины (график представлен на стр. 24 методических указаний к курсовому проекту):

,

Общее число аккумуляторов в батареи определяется исходя из условий обеспечения минимально допустимой величины напряжения на зажимах питаемой аппаратуры к концу аварийного режима.

,

U-минимально допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры (для устройств СЦБ относительное изменение напряжения постоянного тока должно быть не более от номинального, т.е. )

ДU - падение напряжения в токораспределительной сети. Определяется расчетом. (При выполнении курсовой работы может быть принято равным 3% от номинального, т.е. 0,72 В).



6. Расчет выпрямительно-преобразовательной панели ПВП-ЭЦК

На основании расчета нагрузок панели ПВП-ЭЦК устанавливают режимы эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и преобразователя- выпрямителя ПП типа ППВ-1, а также определяют необходимое число панелей ПВП-ЭЦК.

1) Нормальный режим.

Устройства ПВ1 и ПП работают в режиме выпрямления, обеспечивая питание нагрузок и подзаряд аккумуляторной батареи.

а) Ток нагрузок определяется:

I_н = I_p • n_c + I_пп = 0,262 • 40 + 0,61 = 11,09 А

I_р - ток реле на стативах поста ЭЦ в среднем на стрелку составляет 0,262A

I_пп - ток питания элементов панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61А.

б) Ток подзаряда, компенсирующий саморазряд, рассчитывается:

I_пз = 0,0015 • C= 0,0015 • 480 = 0,72 А

в) Общий ток выпрямителей в нормальном режиме:

I_нп = I_н + I_пз = 11,09 + 0,72 = 11,81 А

Ток выпрямителей в режиме непрерывного подзаряда равен 25>11,81 А. Ток выпрямителей не превышает 25 А, используется только выпрямительное устройство ПВ1, но ток выпрямителей меньше 42 А и следовательно можно использовать одну панель ПВП-ЭЦК.

2) Послеаварийный режим.

При восстановлении напряжения источников переменного тока выпрямительные устройства ВП1 и ПП включаются в режиме стабилизации (ограничения) тока, обеспечивая питание нагрузок и форсированный заряд аккумуляторной батареи.

Включение выпрямителей в режиме стабилизации тока обуславливается необходимостью исключения большого скачка тока при подключении разряженной во время аварийного режима аккумуляторной батареи и срабатывании устройств защиты от перегрузки.

а) Ток форсированного заряда батареи определяется емкостью аккумуляторов и длительностью заряда:

, где

t_з - время заряда, необходимого для восстановления емкости аккумуляторов (принимается равным 72ч)

з_а - КПД кислотных аккумуляторов (принимается равным 0,8)

б) Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда равен:

,

Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда не превышает 50 А.

Наибольшая нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создается во время форсированного заряда, когда заряжается батарея и одновременно получают питание нагрузки.

в) Активная составляющая мощности этой нагрузки рассчитывается по формуле:

, где:

- напряжение батареи в конце форсированного заряда (составляет 31 В),

- КПД выпрямителей (равен 0,6)

г) Реактивная составляющая мощности нагрузки Q_пвп ориентировочно может быть принята равной 1180 ВАр на станциях с числом стрелок до 100.

.



7. Расчет стрелочной панели ПСП-ЭЦК

Расчет панели ПСП-ЭЦК заключается в проверке соответствия тока потребляемого электроприводами при переводе, с допустимым током панели.

В случае, когда станция находится в зоне среднего и сурового климата проектируется электрообогрев автопереключателей стрелочных электроприводов. В этом случае дополнительным расчетом проверяется также мощность цепей обогрева. В данном курсовом проекте зона климата теплая.

Максимальный пусковой ток I_спmax , потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, зависит от типа рельсов, марок крестовин стрелочных переводов, числа одновременно переводимых стрелок и может быть определен по формуле:

, где:

I_эп - ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода СП-6 на стрелочных переводах при типе рельс Р65 составляет 3,2 (А).

n- количество одновременно переводимых стрелок данного типа (с числом стрелок до 60 = 4).

Нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от ПСП-ЭЦК определяется суммарной мощностью, потребляемой рабочими цепями стрелок при их переводе и мощностью, необходимой для электрообогрева контактов стрелочных приводов:

, где:

S -мощность цепей перевода стрелок с учетом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ на станциях до 60 стрелок - P_с = 2,1 кВт, Q_с = 0,9 к(В•А)р

Так как суммарный пусковой 13,8 А и не превышает 30 А, и нам не требуется электрообогрев, то целесообразно использовать одну панель ПСПН-ЭЦК1.



8. Расчет преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

Целью расчета панелей ПП25-ЭЦК является определение необходимого числа преобразователей частоты и числа панелей, а также определение нагрузки, создаваемой на вводную панель ПВ-ЭЦК.

1) Число преобразователей частоты и панелей.

Учитывая особенности фазочуствительных рельсовых цепей, связанных с двумя цепями питания, в панелях устанавливают местные и путевые преобразователи частоты (ПЧ).

Таблица 6

Род тяги	Местные элементы	Путевые трансформаторы
	PМЭС, Вт	QМЭС, (В•А)р	PПТС, Вт	QПТС, (В•А)р
Электрическая переменного тока	2,8	4,7	31,5	14,8

Мощность местных элементов S и путевых трансформаторов рельсовых цепей S определяют по формулам:

,

, где:

S_мэ, S_пт - полные мощности, соответственно, местных и путевых трансформаторов в расчете на одну стрелку.

n-количество стрелок на станции.

2) На основании полученной мощности, необходимой для питания РЦ рассчитывают требуемое число местных и путевых преобразователей:

;

, где:

S, S- расчетные мощности путевого и местного преобразователей (S=300 В•А, S=290 В•А).

Если результаты расчета числа преобразователей оказались дробными, их округляют в большую сторону до целого числа.

3) Средняя мощность загрузки каждого из местных и путевых преобразователей частоты:

,

,

4) Нагрузка на вводную панель при электротяге переменного тока.

Местные и путевые преобразователи частоты в этом случае должны быть включены противофазно. Путевые - синфазно друг к другу.

Предварительно определяют фактическую мощность загрузки S_ф для пары противофазно включенных преобразователей, местного и путевого:

,

Составляющие нагрузки, создаваемой парой преобразователей частоты на вводную панель, P_2пч, Q_2пч определяют по графикам рис. 1 для двух преобразователей -(2ПЧ), исходя из фактической загрузки пары (S_ф).

Р_2пч = 620 Вт

Q_2пч = 360 (В•А)р

Общая нагрузка на вводную панель от всех противофазно включенных пар пропорциональна числу этих пар:

;

,

Нагрузка от каждого путевого преобразователя частоты определяется по графикам для одиночного преобразователя частоты - 1ПЧ (рис. 1), исходя из его фактической загрузки - S_фпп.

P_1пч = 320 Вт

Q_1пч = 510 (В•А)р

Общая нагрузка от всех оставшихся синфазно включенных путевых преобразователей определяется из соотношения:

;

.

Полная нагрузка от панелей ПП25-ЭЦК на вводную панель:

:

:

.

Рис. 1

Требуется 1 панель ПП25-ЭЦК(так как в одной панели может находиться до 8 преобразователей частоты). На ней разместятся один местный и пять путевых преобразователей.



9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и нагрузки на внешние источники тока

Целью расчета вводной панели является проверка загрузки ее по мощности, определение необходимого числа панелей и расчет номинальных токов плавких вставок в фидерах, которые должны быть указаны в заказной документации.

Так как в данном расчёте число стрелок меньше 50, то тип поста ЭЦ будет Сз-72:

Нагрузка устройств связи: 4981 В•А, 3622 Вт, 3419 (В•А)р

Освещение:

А) гарантированное - 4,2 кВ•А

Б) негарантированное - 6,4 кВ•А

Силовая нагрузка:

А) гарантированное - 3,9 кВ•А

Б) негарантированное - 16,5 кВ•А

Коэффициент мощности для осветительных нагрузок составляет 0,92, для силовых - 0,8.

Табл. 7 - Расчёт вводной панели ПВ-ЭЦК.

Наименование нагрузок	Мощность отдельных нагрузок
	Активная,	Реактивная,	Полная,
	Вт	(В•А)р	(В•А)
Панель ПР-ЭЦК	2711	895	2828
Панель ПВП-ЭЦК	1002	1180	1548
Панель ПСПН-ЭЦК	2100	900	2285
Панель ПП25-ЭЦК	1900	3840	4284
Итого СЦБ	8007,12	7634,79	12048,29
Резерв СЦБ-10%	800,712	763,479	1204,829
Всего СЦБ с резервом	8807,832	8398,269	13253,119
Устройства связи	3622	3419	4981
Освещение	Гарантированное	3864	1646,06	4200
	Негарантированное	5888	2508,28	6400
Гарантированная вентиляция	3120	2340,00	3900
Негарантированная вентиляция и мастерские	13200	9900	16500
Всего на вводную панель	38397,71	27511,82	48320,83

В данном случае используется одна вводная панель и один щит ЩВП-73, так как расчетная мощность не превышает 80 кВА.

Для оценки качества нагрузки определяют коэффициент мощности:

,

Расчет плавких вставок:

,

Выбираем панель ПВ-ЭЦК с плавкой вставкой на 80 А.



10. Резервная электростанция

На крупных станциях в качестве резервного источника переменного тока всегда предусматривается местная электростанция, в качестве которой чаще всего используют дизель-генераторные агрегаты ДГА.

При отключении внешних источников переменного тока автоматически должен запускаться ДГА и обеспечивать работу устройств СЦБ, связи и всех потребителей гарантированного питания. Потребители негарантированного питания отключаются.

Мощность нагрузки ДГА определяют по формуле:

S_{дга расч.} = S_пв - S_нсн - S_но = 48320,83 - 16500 - 6400 = 25420,8 (В•А),

где S_пв - полная мощность нагрузки вводной панели;

S_но, S_нсн - полная мощность соответственно негарантированного освещения и силовой нагрузки.

Р_{дга расч.} = Р_пв - Р_нсн -Р_но = 38397,71 - 13200 - 5888 = 19309,7 Вт,

где Р_пв - активная мощность нагрузки вводной панели;

Р_но, Р_нсн - активная мощность соответственно негарантированного освещения и силовой нагрузки.

На основании расчётов, я выбрал ДГА серии ДЭУ модель 30.3 Р-Р

Таблица 8

Обозначение	Мощность	Частота вращения, об/мин	Расход топлива, л/час	Расход масла г/кВт*ч	Объём топливного бака, л	Габаритные размеры, Д*Ш*В, мм	Масса, кг	Цена, тыс. руб.
	кВА	кВт
ДЭУ-30.3 Р-Р	37,5	30	1500	8.7	1.5	110 или 250 (по заказу)	2000*894*1440	1100	297,7

Степень загрузки ДГА определяется по формуле:

,

Продолжительная недогрузка, как и перегрузка, может привести к выходу агрегата из строя. Длительная активная нагрузка ДГА должна быть в пределах 50-100% от номинальной мощности - в данном случае степень загрузки равна 64%.

ДГА запускается автоматически при пропадании напряжения на фидерах питания. Через 25-30 с после отключения фидеров ДГА принимает нагрузку. При появлении напряжения в одном из фидеров ДГА автоматически отключается и останавливается.



11. Сметно-финансовый расчет электропитающей установки

Заключительной частью проекта при реальном проектировании является размещение оборудования ЭПУ в помещениях поста ЭЦ (в данной работе не производится) и составление сметы (сметно-финансовый расчет), определяющей размер денежных средств, необходимых для осуществления проекта. электропитающий пневматический фазочуствительный рельсовый

При реальном проектировании поста ЭЦ сметно-финансовые расчеты составляются вначале на отдельные виды работ (прокладка кабеля, сооружение здания, монтаж оборудования в отдельных цехах и т. п.), а затем составляется общая (сводная) смета.

Утвержденная смета представляет собой документ, не только устанавливающий стоимость строительства, но и являющийся основой для правильной организации строительства, снабжения материалами, финансирования, а также анализа себестоимости строительства.

Одним из основных видов затрат, учитываемых в каждой смете, являются затраты на приобретение материалов и оборудования. Величина этих затрат определяется путем составления спецификаций на основании прейскурантов цен предприятий. В дальнейшем она прикладывается к смете.

Табл. 9 - Спецификации на оборудование.

Наименование оборудования и затрат	Единица измерения	Количество единиц	Стоимость, руб.
			Стоимость одной единицы	Общая стоимость
Аккумуляторы 24В 8 SPzV 480	шт.	1	44000	44000
ПВ-ЭЦК		1	962	962
ПР-ЭЦК		1	600	600
ПВП-ЭЦК		1	1200	1200
ПСП-ЭЦК		1	1300	1300
ПП25-ЭЦК		1	100	100
Щит ЩВП-73		1	65	65
ЩДГА, ЩАВ		1	70	70
Трансформатор ТС-10/0,5		1	56	56
ДЭУ-30.30 Р-Р		1	297700	297700
Итого		10	346653	346653
Транспорно-заготовительные расходы	%	4,2	14559,426	14559,426
ВСЕГО:	361212,426	361212,426



Заключение

В данном курсовом проекте, я рассмотрел способ разработки ЭПУ для поста ЭЦ.

Значения, полученные при расчёте ЭПУ, удовлетворяют номинальным значениям элементов (например, см. п.3.1). Также полученные значения не превышают значения установленные на трансформаторах и выпрямителях, в полученной ЭПУ.

При выборе АБ я пользовался данными исходя из того, что при отсутствии питания на Ф1, Ф2 и ДГА, АБ сможет обеспечить бесперебойное питание на гарантированной нагрузке.

При выборе ДГА я руководствовался значениями мощностей негарантированного освещения и силовой нагрузки, так как при отключении внешних источников переменного тока автоматически должен запускаться ДГА и обеспечивать работу устройств СЦБ, связи и всех потребителей гарантированного питания. Потребители негарантированного питания отключаются.

В заключение можно сказать, что данная ЭПУ может быть введена в эксплуатацию, так как эта ЭПУ сможет обеспечивать бесперебойное питание при отключении Ф1,Ф2, а это и является важным фактором при проектировании ЭПУ для поста ЭЦ - бесперебойное питание гарантированных нагрузок (стрелок, светофоров и т.д.)



Библиографический список

1. Вл.В. Сапожников, Н.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев «Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи». - М.: 2005

2. Коган Д.А., Молдавский М.М. Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики. - М.: Транспорт, 2003. 438 с.

3. Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. «Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханика и связи». Справочник. М.: Транспорт, 1983. 248с.

4. 4.Ведомственные нормы технологического проектирования. - Л.: Транспорт, 1986. 125с.

5. 5.Типовые материалы для проектирования. Электропитание устройств электрической централизации ЭЦ-10-88. ГТСС. 1988.

6. В. П. Багуц, Е. В. Казакевич, Н.П. Ковалев «Проектирование электропитающей установки постов ЭЦ крупных станций» Учебное пособие. - СПб.: ПГУПС, 2012.

Приложение

Размещено на Allbest.ru